problemas de combustion
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PROBLEMAS DE COMBUSTIÓN
PROBLEMA N°1.- En un proceso FEES, a la presión constante de una atmosfera. Se quema butano
( Y el análisis ORSAT de los productos arroja lo siguiente: 7.8% ; 1.1% ; 8.2% Y
82.9% . Determinar:
1) El % At.
2) El calor de combustión si los reactantes y productos se encuentran a 25°C.
3) La temperatura de la llama adiabática.
SOLUCIÓN
Ecuación real
a ( )+b ( ) 7.8 + 1.1 + 8.2 + 82.9 +
a=2.225, b=22.1125, c=11.125.
Ecuaciónestequiométrica
2.225 ( )+ m ( ) 8.9 + 82.9 +
d=11.125, m=14.4625.
Hallando el exceso:
22.1125=14.4625 (1+ )
=52.89%.
At= (1+ )=152.89%.
Hallando el calor:
+
+ +
+
+
+
=
⁄
Hallando la temperatura de la llama adiabática:
+
+ +
+ …………..(a)
T=1500K en (a)
T=1600K en (a)
T=1700K en (a)
T=1900K en (a)
Para hallar la temperatura de la llama adiabática interpolamos entre 1700k y 1800k debido que en
ese rango se encuentra el
T(K) (KJ)
1700 -456360.65
Tx -321528.075
1900 406635.05
Tx=1731.2475K.
PROBLEMA N°2.- Una mezcla de combustible de 50% de C7H16 y 50% de C8H18 se oxida con el
20% de exceso de aire. Determine:
4) La masa de aire requerida para 50Kg de combustible
5) El análisis volumétrico para el producto de combustión
SOLUCION:
Tomando 100kg de la mezcla:
n C7H16 =
= 0.5 kmol
n C8H18 =
=0.44 kmol
Ecuación estequiometrica
(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) + b (O2 + 3.76 N2) p CO2 + q H2O + r N2
Balanceando: C : 7 x 0.5 +8 x 0.44 = p p = 7.02
H : 16 x 0.5 + 18 x 0.44 = 2p q = 7.96
O : 2b = 2p + q b = 11
(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) +11 (O2 + 3.76 N2) 7.02 CO2 + 7.96 H2O + 41.36 N2
Ecuación real
(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) +1.2 x 11 x (O2 + 3.76 N2) 7.02 CO2 + 7.96 H2O + 49.632N2 + 2.2 O2
La relación aire combustible es:
ra/c=
= 18.09
a) ma = ra/c x mc = 18.09 x 50 = 904.6 kg
b) N° de moles total = 7.02+ 7.96 + 49.632 +2.2 = 66.812.
El análisis volumétrico de los productos es:
CO2: 10.5 %
H2O: 11.9%
N2: 74.3 %
O2: 3.3 %
PROBLEMA N°1.3. Mil metros cúbicos de etano a 95 kpa, 10°C, son quemados con 20% de aire
excedente. Determinar:
6) La masa de agua formada.
7) El punto de rocio de los productos que están a 95kpa. 210°C.
Solución:
P*V=R*T*n.
95(1000)=8.3 (283)n
n=40.44kmol.
Luego en la ecuación estioquiometrica:
40.44 C2H6 + 140 (O2 + 3.76 N2) 80.88CO2 +526,4N2 + 121,32 H2O
Luego en la ecuación real con exceso:
40.44C2H6 +168 (O2 + 3.76 N2) 80.22 CO2 +121.32H2O +631.68N2 +28O2
Por lo tanto:
En (1)
Reemplazando en (2)
PROBLEMA N°1.4 en un proceso decombustión se quema butano (C4H10). Si la temperatura y
presión atmosférica es 35 c y 100kpa respectivamente y la masa de aire requeridos es 25kg aire
por 1 kg de combustible.Si la combustión es completa y la presión de los productos 100 kpa.
Determinar:
8) El porcentaje de exceso del aire.
9) Temperatura de punto de rocio.
Solución:
Ecuación Estequimetrica
(C4H10 + 6.5 (O2 + 3.76 N2) 4 CO2 +24.44N2+5H2O
Ecuación Real
(C4H10 +6.5(1+ex) (O2 + 3.76 N2) 4 CO2 +5 H2O+(1+ex)24.44 N2+6.5 exO2
ra/c=25=
Ex= 62.49%
H2O =
.
De tabla termodinámica: agua saturada:
Interpolamos:
P(kpa) T(°C)
7.5 40.29
9.474 Tc
10 45.81
Tc=44.649°C